JPWO2019163171A1 - Mobile body with head-up display and head-up display - Google Patents
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Abstract
歪みの少ない虚像を提示し、小型化が可能であり、かつ、外光による迷光を抑制するのに有効なヘッドアップディスプレイを提供する。透過性の反射部材(220)に画像を投影して虚像(I)を視認させるヘッドアップディスプレイ(100)であって、画像を表示する表示デバイス(110)と、表示デバイス(110)に表示された画像を、観察者(D)に虚像(I)として投影する投影光学系(140)と、を備え、観察者(D)の視点領域(300)の中心に到達し、虚像(I)の中心に相当する光線を基準光線(Lc)としたとき、投影光学系(140)は、表示デバイス(110)からの光路の順に、入射面(123a)、反射面(123b)、および出射面(123c)を有し、基準光線(Lc)に対して、入射面(123a)と出射面(123c)との少なくともいずれかを傾斜させたプリズム素子(123)を有する。It provides a head-up display that presents a virtual image with little distortion, can be miniaturized, and is effective in suppressing stray light due to external light. A head-up display (100) for projecting an image onto a transparent reflective member (220) to visually recognize a virtual image (I), which is displayed on a display device (110) and a display device (110) for displaying the image. The image is provided with a projection optical system (140) for projecting the image to the observer (D) as a virtual image (I), and reaches the center of the viewpoint region (300) of the observer (D) to reach the center of the virtual image (I). When the light ray corresponding to the center is the reference light ray (Lc), the projection optical system (140) has an incident surface (123a), a reflecting surface (123b), and an emitting surface (123b) in the order of the optical path from the display device (110). It has 123c) and has a prism element (123) in which at least one of an incident surface (123a) and an emitting surface (123c) is inclined with respect to a reference light ray (Lc).
Description
本開示は、ヘッドアップディスプレイおよびヘッドアップディスプレイを搭載した移動体に関する。 The present disclosure relates to a head-up display and a moving body equipped with the head-up display.
特許文献1は、ウインドシールドに表示像を投影するヘッドアップディスプレイを開示する。このヘッドアップディスプレイは、表示面を有し、表示面に画像を表示させる表示デバイスと、凹面鏡と、凹面鏡と表示面との間に配置された集光作用を有するレンズとを備える。また、このヘッドアップディスプレイは、表示面から出射した光線を、レンズと凹面鏡とを介して結像させて、画像を拡大した中間像を形成する第1の光学系を備える。さらに、このヘッドアップディスプレイは、中間像をウインドシールドに投射する第2の光学系を備える。第1の光学系によって結像する中間像は、表示デバイスが表示面上で表示する表示画像よりも大きい。これにより、第1の光学系および第2の光学系の小型化を図っている。
本開示は、小型化が可能で、かつ、外光による迷光を抑制するのに有効なヘッドアップディスプレイを提供する。 The present disclosure provides a head-up display that can be miniaturized and is effective in suppressing stray light due to external light.
本開示のヘッドアップディスプレイは、透過性の反射部材に画像を投影して虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、前記画像を表示する表示デバイスと、前記表示デバイスに表示された前記画像を、観察者に虚像として投影する投影光学系と、を備え、前記観察者の視点領域の中心に到達し、前記虚像の中心に相当する光線を基準光線としたとき、前記投影光学系は、前記表示デバイスからの光路の順に、入射面、反射面、および出射面を有し、前記基準光線に対して、前記入射面と前記出射面との少なくともいずれかを傾斜させたプリズム素子を有する。 The head-up display of the present disclosure is a head-up display that projects an image onto a transparent reflective member to visually recognize a virtual image, and a display device for displaying the image and the image displayed on the display device are displayed. When a projection optical system for projecting as a virtual image to an observer is provided, a ray reaching the center of the viewpoint region of the observer is used as a reference ray, and the light ray corresponding to the center of the virtual image is used as a reference ray, the projection optical system is displayed. It has an incident surface, a reflecting surface, and an emitting surface in the order of the optical path from the device, and has a prism element in which at least one of the incident surface and the emitting surface is inclined with respect to the reference light ray.
本開示におけるヘッドアップディスプレイは、歪みの少ない虚像を提示し、小型化が可能であり、かつ、外光による迷光を抑制するのに有効である。 The head-up display in the present disclosure presents a virtual image with less distortion, can be miniaturized, and is effective in suppressing stray light due to external light.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者(ら)は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters and duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessary redundancy of the following description and to facilitate the understanding of those skilled in the art.
It should be noted that the inventors (or others) intend to limit the subject matter described in the claims by those skilled in the art by providing the accompanying drawings and the following description in order to fully understand the present disclosure. It is not something to do.
(実施の形態1)
以下、図1〜4を用いて、実施の形態1を説明する。
[1−1.構成]
[1−1−1. ヘッドアップディスプレイの全体構成]
本開示のヘッドアップディスプレイ100の具体的な実施の形態及び実施例を、図面を参照して、以下、説明する。
図1は、本開示に係るヘッドアップディスプレイ100を搭載した車両200の断面を示す図である。図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ100は、車両200のウインドシールド220下部のダッシュボード210内部に配置される。観察者Dは、ヘッドアップディスプレイ100から投射される画像を虚像Iとして認識する。(Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
[1-1. Constitution]
[1-1-1. Overall configuration of head-up display]
Specific embodiments and examples of the head-up
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a
図2は、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ100の構成を示す模式図である。図3は、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ100の投影光学系を説明するための模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the head-up
図2に示すように、ヘッドアップディスプレイ100は、表示デバイス110と、投影光学系140と、を備える。ヘッドアップディスプレイ100は、表示デバイス110が拡散特性を有する光学部材となっており、表示デバイス110に表示する画像をウインドシールド220に投射する。投射された光は、ウインドシールド220において反射され、観察者Dの視点領域300に導かれる。これにより、ヘッドアップディスプレイ100は、観察者Dに虚像Iを視認させる。ここで、視点とは、観察者Dの目をレンズと考えた場合の主点であり、視点領域300とは、虚像Iを欠けることなく視認できる、観察者Dの視点の位置する領域である。
As shown in FIG. 2, the head-up
ここで、本開示において、前方とは、観察者Dから見て車両200のウインドシールド220のある方向である。後方とは、前方の反対の方向である。また、下方とは車両200が走行する地面の方向である。上方とは、下方の反対の方向である。内側とは、運転席の観察者Dから見て助手席側である。外側とは、内側の反対方向である。また、視点領域300は、観察者Dが虚像Iを欠けることなく視認できる領域である。
Here, in the present disclosure, the front is the direction in which the
ここで、図2に示すように、表示デバイス110から出射する光線のうち、視点領域300の中心に到達する光線を光線Lとする。また、表示デバイス110から出射する光線のうち、虚像Iの中心部を通り、視点領域300の中心に到達する光線を基準光線Lcとする。すなわち、観察者Dから見た場合、基準光線Lcは、虚像Iの中心から観察者Dの視点までの光路に相当する。観察者Dが視認する基準光線Lcは、実際には表示デバイス110から光学系を経て観察者Dに到達したものである。そのため、虚像Iの中心から出射する基準光線Lcに対応する、表示デバイス110から観察者Dに到達するまでの光線も基準光線Lcと表現される。また、これらの光線に対応する光路も同様に基準光線Lcと表現される。ただし、観察者Dの視点が視点領域300の中心にあるものとする。
Here, as shown in FIG. 2, among the light rays emitted from the
表示デバイス110は、図示しないCPU等の制御部による制御に基づき、表示画像を表示する。表示デバイス110には、例えば、バックライト付きの液晶表示装置(Liquid Crystal Display)や有機発光ダイオード(Organic Light−Emitting Diode)、プラズマディスプレイなどを用いることができる。また、表示デバイス110として、光を拡散または反射するスクリーンと、プロジェクタや走査型レーザを用いて画像を生成してもよい。表示デバイス110は、道路進行案内表示や、前方車両までの距離、車のバッテリー残量、現在の車速など、各種の情報を表示することができる。また、表示デバイス110は、投射光学系130やウインドシールド220で発生する歪みや、図示を省略するカメラで取得する観察者Dの位置に応じて、あらかじめ画像を電子的に歪ませておくことで、観察者Dに良好な虚像Iを視認させることができる。また、表示デバイス110は、投射光学系130で発生する色収差に応じて、あらかじめ複数波長の表示画素を表示位置毎にずらして表示することで、観察者Dに良好な虚像Iを視認させることができる。
The
投影光学系140は、リレー光学系120と、投射光学系130とを備える。リレー光学系120は、拡散特性を有する光学部材としての表示デバイス110と、集光作用を有する第1レンズ121と、第1ミラー122とから構成される。リレー光学系120は、拡散特性を有する光学部材としての表示デバイス110のスクリーンに表示された表示画像を拡大する。したがって、表示デバイス110のスクリーンのサイズを小型にできる。また、投射光学系130における倍率を低くすることができる。これにより、投射光学系130の第2ミラー125の正のパワーを弱くすることができ、画面歪みを抑制できる。
The projection
第1レンズ121によって集光され、第1ミラー122によって反射した光は、自由曲面プリズム123の入射面123aで屈折され、収差が補正される。
The light collected by the
投射光学系130は、自由曲面プリズム123の入射面123aと、反射面123bと、自由曲面プリズム123の出射面123cと、第2ミラー125とを備える。投射光学系130は、リレー光学系120によって拡大された画像を、自由曲面プリズム123の反射面123bを介して反射し、自由曲面プリズム123の出射面を介して屈折した後に、第2ミラー125を介して反射することにより、ウインドシールド220に投射する。
The projection
[1−1−2.投射光学系とリレー光学系と表示装置の配置構成] [1-1-2. Arrangement configuration of projection optical system, relay optical system and display device]
本実施の形態における投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、第1ミラー122と、プリズム素子としての自由曲面プリズム123の入射面123aと、自由曲面プリズム123の反射面123bと、自由曲面プリズム123の出射面123cと、第2ミラー125とが配置されている。
In the projection
第1ミラー122および第2ミラー125は、自由曲面形状を採用している。これは反射で生じる虚像のひずみを補正するためである。また、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cは、自由曲面形状を採用している。これは入射面123aおよび出射面123cでの屈折による非点収差、並びに反射面123bで生じる虚像のひずみを補正するためである。
The
本実施の形態では、プリズム素子として、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの全てに自由曲面形状を採用したが、これらの面に自由曲面形状を採用しないプリズム素子を用いてもよい。また、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの少なくとも一つに自由曲面形状を採用してもよい。
In the present embodiment, as the prism element, a free curved shape is adopted for all of the
自由曲面プリズム123の入射面123aは、図3に示すように、図3のXZ平面視において、基準光線Lcに対して時計回り方向に角度|θ1|傾けて配置されている。また、自由曲面プリズム123の出射面123cは、図3に示すように、図3のXZ平面視において、基準光線Lcに対して反時計回り方向に角度|θ2|傾けて配置されている。基準光線Lcに対して時計回り方向を正とした場合、角度θ1は正の角度で、角度θ2は負の角度である。これにより、屈折による収差を抑えつつ、外光が筐体内に進入して、表示デバイス110の表示面または第1ミラー122に反射することによる迷光を防ぐことができる。
なお、基準光線Lcに対して時計回り方向を正とした場合、角度θ1を負の角度としてもよい。その場合はm角度θ2は正の角度とすればよい。As shown in FIG. 3, the
When the clockwise direction is positive with respect to the reference ray Lc, the angle θ 1 may be a negative angle. In that case, the m angle θ 2 may be a positive angle.
自由曲面プリズム123の入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して傾ける程、収差が悪くなり、入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して直角に近づける程、太陽光が直視させることになる。そこで、本実施の形態では、入射面123aおよび出射面123cに以下のように上限と下限を設けている。
The more the
15°<|θ1|<45°
15°<|θ2|<45°15 ° <| θ 1 | <45 °
15 ° <| θ 2 | <45 °
また、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|は、同じ角度になる方が収差を少なくすることができる。本実施の形態では、収差を抑えつつ、入射面123aから反射面123bまでの光路長と、反射面123bから出射面123cまでの光路長が同じになるように、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|との関係を以下のように設定している。The angle of the
0.7<|θ1/θ2|<1.3
θ1×θ2<0
なお、上式において、基準光線Lcに対して時計回りを正、反時計回りを負としている。0.7 <| θ 1 / θ 2 | <1.3
θ 1 × θ 2 <0
In the above equation, clockwise is positive and counterclockwise is negative with respect to the reference ray Lc.
入射面123aと出射面123cの両方が基準光線Lcに対して傾斜していることが好ましいが、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させるようにしてもよい。入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた場合でも、迷光の発生を抑えることができるからである。
It is preferable that both the
ヘッドアップディスプレイの投影光学系においては、第1ミラー122と第2ミラー125との間に、さらに二つのミラーを設けて中間像を形成する光学系がある。しかし、本実施の形態においては、このような二つのミラーを自由曲面プリズム123により一体化し、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cにより表示デバイス110からの光を屈折させ、一つの素子により複数の収差補正の効果を発揮させる。その結果、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。
In the projection optical system of the head-up display, there is an optical system in which two mirrors are further provided between the
また、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cは、それぞれ基準光線Lcに対して時計回り方向および反時計回り方向に傾いている。これにより、入射面123aにおける外光による反射光は第1ミラー122により下方へ反射され、出射面123cにおける外光による反射光は第2ミラー125より下方へ反射され、視点領域300に入射しないようにできる。
Further, the
[1−2.効果等]
実施の形態1に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、観察者Dに虚像Iを視認させるヘッドアップディスプレイである。ヘッドアップディスプレイ100は、表示デバイスの一例としての表示デバイス110と、投影光学系140と、を備える。投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cを有し、基準光線Lcに対して、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた自由曲面プリズム123を有する。したがって、自由曲面プリズム123によって収差が少なく抑えられ、かつ、投影光学系140内に外光が入射した場合であっても、外光が第1ミラー122等に反射することによる迷光を抑制することができる。また、本実施形態では、中間像を形成する二つのミラーを設けずに、これらのミラーを一体化した自由曲面プリズム123を用いた。したがって、投影光学系140の全長を短縮し、ヘッドアップディスプレイ100を小型化することができる。[1-2. Effect, etc.]
The head-up
実施の形態1に係るヘッドアップディスプレイ100は、プリズム素子として自由曲面プリズム123を用いたので、ヘッドアップディスプレイ100のような結像光学系において、外光の反射を抑えつつ、良好な光学的特性を実現できる。
Since the head-up
(実施の形態2)
次に、図4を用いて、実施の形態2を説明する。
[2−1.構成]
図4は、実施の形態2に係るヘッドアップディスプレイ100の構成を示す図である。図4に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100においては、表示デバイス110は、スクリーン111と、スクリーン111を駆動する駆動部112と、走査型レーザ113とを備える。(Embodiment 2)
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG.
[2-1. Constitution]
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the head-up
表示デバイス110において、図示しないマイコン等の制御部によって表示画像情報が制御される。表示画像情報としては、道路進行案内表示や、前方車両までの距離、車のバッテリー残量、現在の車速など、各種の情報を表示することができる。表示デバイス110の光源として、スクリーン111に画像を投影するプロジェクタや走査型レーザが用いられる。走査型レーザ113は、スクリーン111の面を走査することで、表示画像を形成する。駆動部112は、スクリーン111を基準光線Lcに沿って移動させる駆動装置である。駆動部112によってスクリーン111が基準光線Lcに沿って移動することで、観察者Dから虚像Iまでの距離を調整することができる。例えば、スクリーン111をリレー光学系120に対して遠ざける方向に移動させることで、虚像Iを観察者Dに対して遠ざけることができる。
In the
また、駆動部112は、走査型レーザ113のスクリーン111における走査の位置に応じて移動する。これにより、スクリーン111の基準光線Lcの出射角によらず虚像Iを任意の平面上に描くことができる。例えば、走査型レーザ113の描写周期と、スクリーン111の揺動周期を同期させることで、虚像Iを観察者Dに対して傾いた平面上に描写することができる。また、スクリーン111を数十Hzで基準光線Lcの方向に前後に移動させることにより、虚像Iを立体表示させることもできる。
Further, the
本実施の形態においても、投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、第1ミラー122と、プリズム素子としての自由曲面プリズム123の入射面123aと、自由曲面プリズム123の反射面123bと、自由曲面プリズム123の出射面123cと、第2ミラー125とが配置されている。
Also in the present embodiment, the projection
第1ミラー122および第2ミラー125は、自由曲面形状を採用している。これは反射で生じる虚像のひずみを補正するためである。また、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cは、自由曲面形状を採用している。これは入射面123aおよび出射面123cでの屈折による非点収差、並びに反射面123bで生じる虚像のひずみを補正するためである。
The
本実施の形態では、プリズム素子として、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの全てに自由曲面形状を採用したが、これらの面に自由曲面形状を採用しないプリズム素子を用いてもよい。また、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの少なくとも一つに自由曲面形状を採用してもよい。
In the present embodiment, as the prism element, a free curved shape is adopted for all of the
自由曲面プリズム123の入射面123aは、図4に示すように、図4のXZ平面視において、基準光線Lcに対して時計回り方向に角度|θ1|傾けて配置されている。また、自由曲面プリズム123の出射面123cは、図4に示すように、図4のXZ平面視において、基準光線Lcに対して反時計回り方向に角度|θ2|傾けて配置されている。これにより、外光が筐体内に進入して、出射面123cで反射することによる迷光を防ぐことができる。As shown in FIG. 4, the
自由曲面プリズム123の入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して傾ける程、収差が悪くなり、入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して直角に近づける程、太陽光が直視させることになる。そこで、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、入射面123aおよび出射面123cに上述のような上限と下限を設けている。
The more the
また、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|は、同じ角度になる方が収差を少なくすることができる。本実施の形態では、収差を抑えつつ、入射面123aから反射面123bまでの光路長と、反射面123bから出射面123cまでの光路長が同じになるように、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|との関係を、実施の形態1と同様に設定している。The angle of the
入射面123aと出射面123cの両方が基準光線Lcに対して傾斜していることが好ましいが、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させるようにしてもよい。入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた場合でも、迷光の発生を抑えることができるからである。
It is preferable that both the
ヘッドアップディスプレイの投影光学系においては、第1ミラー122と第2ミラー125との間に、さらに二つのミラーを設けて中間像を形成する光学系がある。しかし、本実施の形態においては、このような二つのミラーを自由曲面プリズム123により一体化し、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cにより表示デバイス110からの光を屈折させ、一つの素子により複数の収差補正の効果を発揮させる。その結果、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。
In the projection optical system of the head-up display, there is an optical system in which two mirrors are further provided between the
また、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cは、それぞれ基準光線Lcに対して時計回り方向および反時計回り方向に傾いている。これにより、入射面123aにおける外光による反射光は第1ミラー122により下方へ反射され、出射面123cにおける外光による反射光は第2ミラー125より下方へ反射され、視点領域300に入射しないようにできる。
Further, the
[2−2. 効果等]
実施の形態2に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、観察者Dに立体表示を含む虚像Iを視認させるヘッドアップディスプレイである。ヘッドアップディスプレイ100は、表示デバイスの一例としての表示デバイス110と、投影光学系140と、を備える。投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cを有し、基準光線Lcに対して、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた自由曲面プリズム123を有する。したがって、自由曲面プリズム123によって収差が少なく抑えられ、かつ、投影光学系140内に外光が入射した場合であっても、外光が第1ミラー122等に反射することによる迷光を抑制することができる。また、本実施形態では、中間像を形成する二つのミラーを設けずに、これらのミラーを一体化した自由曲面プリズム123を用いた。したがって、投影光学系140の全長を短縮し、ヘッドアップディスプレイ100を小型化することができる。[2-2. Effect, etc.]
The head-up
実施の形態2に係るヘッドアップディスプレイ100は、プリズム素子として自由曲面プリズム123を用いたので、ヘッドアップディスプレイ100のような結像光学系において、外光の反射を抑えつつ、良好な光学的特性を実現できる。
Since the head-up
(実施の形態3)
次に、図5を用いて、実施の形態3を説明する。(Embodiment 3)
Next, the third embodiment will be described with reference to FIG.
[3−1.構成]
図5は、実施の形態3に係るヘッドアップディスプレイ100の構成を示す模式図である。図5に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100は、リレー光学系を備えていない。[3-1. Constitution]
FIG. 5 is a schematic view showing the configuration of the head-up
図5に示すように、本実施の形態に係るヘッドアップディスプレイ100は、表示デバイス110は、自由曲面プリズム123の入射面123aに対向するように配置されている。表示デバイス110から出射する光線は、直接、自由曲面プリズム123の入射面123aに入射する。
As shown in FIG. 5, in the head-up
本実施の形態においては、投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、プリズム素子としての自由曲面プリズム123の入射面123aと、自由曲面プリズム123の反射面123bと、自由曲面プリズム123の出射面123cと、第2ミラー125とが配置されている。
In the present embodiment, the projection
第2ミラー125は、自由曲面形状を採用している。これは反射で生じる虚像のひずみを補正するためである。また、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cは、自由曲面形状を採用している。これは入射面123aおよび出射面123cでの屈折による非点収差、並びに反射面123bで生じる虚像のひずみを補正するためである。
The
本実施の形態では、プリズム素子として、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの全てに自由曲面形状を採用したが、これらの面に自由曲面形状を採用しないプリズム素子を用いてもよい。また、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの少なくとも一つに自由曲面形状を採用してもよい。
In the present embodiment, as the prism element, a free curved shape is adopted for all of the
自由曲面プリズム123の入射面123aは、図5に示すように、図5のXZ平面視において、基準光線Lcに対して時計回り方向に角度|θ1|傾けて配置されている。また、自由曲面プリズム123の出射面123cは、図5に示すように、図5のXZ平面視において、基準光線Lcに対して反時計回り方向に角度|θ2|傾けて配置されている。これにより、外光が筐体内に進入して、出射面123cで反射することによる迷光を防ぐことができる。As shown in FIG. 5, the
自由曲面プリズム123の入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して傾ける程、収差が悪くなり、入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して直角に近づける程、太陽光が直視させることになる。そこで、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、入射面123aおよび出射面123cに上述のような上限と下限を設けている。
The more the
また、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|は、同じ角度になる方が収差を少なくすることができる。本実施の形態では、収差を抑えつつ、入射面123aから反射面123bまでの光路長と、反射面123bから出射面123cまでの光路長が同じになるように、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|との関係を、実施の形態1と同様に設定している。The angle of the
入射面123aと出射面123cの両方が基準光線Lcに対して傾斜していることが好ましいが、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させるようにしてもよい。入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた場合でも、迷光の発生を抑えることができるからである。
It is preferable that both the
ヘッドアップディスプレイの投影光学系においては、表示デバイス110と第2ミラー125との間に、さらに二つのミラーを設けて中間像を形成する光学系がある。しかし、本実施の形態においては、このような二つのミラーを自由曲面プリズム123により一体化し、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cにより表示デバイス110からの光を屈折させ、一つの素子により複数の収差補正の効果を発揮させる。その結果、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。
In the projection optical system of the head-up display, there is an optical system in which two mirrors are further provided between the
また、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cは、それぞれ基準光線Lcに対して時計回り方向および反時計回り方向に傾いている。これにより、入射面123aにおける外光による反射光は第1ミラー122により下方へ反射され、出射面123cにおける外光による反射光は第2ミラー125より下方へ反射され、視点領域300に入射しないようにできる。
Further, the
[3−2. 効果等]
実施の形態3に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、観察者Dに虚像Iを視認させるヘッドアップディスプレイである。ヘッドアップディスプレイ100は、表示デバイスの一例としての表示デバイス110と、投影光学系140と、を備える。投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cを有し、基準光線Lcに対して、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた自由曲面プリズム123を有する。したがって、自由曲面プリズム123によって収差が少なく抑えられ、かつ、投影光学系140内に外光が入射した場合であっても、外光が表示デバイス110等に反射することによる迷光を抑制することができる。また、本実施形態では、中間像を形成する二つのミラーを設けずに、これらのミラーを一体化した自由曲面プリズム123を用いた。したがって、投影光学系140の全長を短縮し、ヘッドアップディスプレイ100を小型化することができる。[3-2. Effect, etc.]
The head-up
実施の形態3に係るヘッドアップディスプレイ100は、プリズム素子として自由曲面プリズム123を用いたので、ヘッドアップディスプレイ100のような結像光学系において、外光の反射を抑えつつ、良好な光学的特性を実現できる。
Since the head-up
(実施の形態4)
次に、図6を用いて、実施の形態4を説明する。(Embodiment 4)
Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
[4−1.構成]
図6は、実施の形態4に係るヘッドアップディスプレイ100の構成を示す模式図である。図6に示すように、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100は、実施の形態2と同様に、表示デバイス110が、スクリーン111と、スクリーン111を駆動する駆動部112と、走査型レーザ113とを備える。また、本実施の形態のヘッドアップディスプレイ100は、実施の形態3と同様に、表示デバイス110のスクリーン111と、自由曲面プリズム123の入射面123aとの間に、リレー光学系が設けられていない。[4-1. Constitution]
FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of the head-up
本実施の形態においては、投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、第1ミラー122と、プリズム素子としての自由曲面プリズム123の入射面123a、自由曲面プリズム123の反射面123bと、自由曲面プリズム123の出射面123cと、第2ミラー125とが配置されている。
In the present embodiment, the projection
第2ミラー125は、自由曲面形状を採用している。これは反射で生じる虚像のひずみを補正するためである。また、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cは、自由曲面形状を採用している。これは入射面123aおよび出射面123cでの屈折による非点収差、並びに反射面123bで生じる虚像のひずみを補正するためである。
The
本実施の形態では、プリズム素子として、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの全てに自由曲面形状を採用したが、これらの面に自由曲面形状を採用しないプリズム素子を用いてもよい。また、入射面123a、反射面123b、および出射面123cの少なくとも一つに自由曲面形状を採用してもよい。
In the present embodiment, as the prism element, a free curved shape is adopted for all of the
自由曲面プリズム123の入射面123aは、図6に示すように、図6のXZ平面視において、基準光線Lcに対して時計回り方向に角度|θ1|傾けて配置されている。また、自由曲面プリズム123の出射面123cは、図6に示すように、図6のXZ平面視において、基準光線Lcに対して反時計回り方向に角度|θ2|傾けて配置されている。これにより、外光が筐体内に進入して、出射面123cで反射することによる迷光を防ぐことができる。As shown in FIG. 6, the
自由曲面プリズム123の入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して傾ける程、収差が悪くなり、入射面123aおよび出射面123cを基準光線Lcに対して直角に近づける程、太陽光が直視させることになる。そこで、本実施の形態においても、入射面123aおよび出射面123cに実施の形態1と同様な上限と下限を設けている。
The more the
また、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|は、同じ角度になる方が収差を少なくすることができる。本実施の形態では、収差を抑えつつ、入射面123aから反射面123bまでの光路長と、反射面123bから出射面123cまでの光路長が同じになるように、入射面123aの角度|θ1|と、出射面123cの角度|θ2|との関係を、実施の形態1と同様に設定している。The angle of the
入射面123aと出射面123cの両方が基準光線Lcに対して傾斜していることが好ましいが、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させるようにしてもよい。入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた場合でも、迷光の発生を抑えることができるからである。
It is preferable that both the
ヘッドアップディスプレイの投影光学系においては、表示デバイス110と第2ミラー125との間に、さらに二つのミラーを設けて中間像を形成する光学系がある。しかし、本実施の形態においては、このような二つのミラーを自由曲面プリズム123により一体化し、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cにより表示デバイス110からの光を屈折させ、一つの素子により複数の収差補正の効果を発揮させる。その結果、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。
In the projection optical system of the head-up display, there is an optical system in which two mirrors are further provided between the
また、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cは、それぞれ基準光線Lcに対して時計回り方向および反時計回り方向に傾いている。これにより、入射面123aにおける外光による反射光は第1ミラー122により下方へ反射され、出射面123cにおける外光による反射光は第2ミラー125より下方へ反射され、視点領域300に入射しないようにできる。
Further, the
[4−2. 効果等]
実施の形態4に係るヘッドアップディスプレイの一例としてのヘッドアップディスプレイ100は、観察者Dに立体表示を含む虚像Iを視認させるヘッドアップディスプレイである。ヘッドアップディスプレイ100は、表示デバイスの一例としての表示デバイス110と、投影光学系140と、を備える。投影光学系140は、表示デバイス110からの光路の順に、自由曲面プリズム123の入射面123a、反射面123b、および出射面123cを有し、基準光線Lcに対して、入射面123aと出射面123cとの少なくともいずれかを傾斜させた自由曲面プリズム123を有する。したがって、自由曲面プリズム123によって収差が少なく抑えられ、かつ、投影光学系140内に外光が入射した場合であっても、外光が表示デバイス110のスクリーン111等に反射することによる迷光を抑制することができる。また、本実施形態では、中間像を形成する二つのミラーを設けずに、これらのミラーを一体化した自由曲面プリズム123を用いた。したがって、投影光学系140の全長を短縮し、ヘッドアップディスプレイ100を小型化することができる。[4-2. Effect, etc.]
The head-up
実施の形態4に係るヘッドアップディスプレイ100は、プリズム素子として自由曲面プリズム123を用いたので、ヘッドアップディスプレイ100のような結像光学系において、外光の反射を抑えつつ、良好な光学的特性を実現できる。
Since the head-up
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1〜4を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態1〜4で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。(Other embodiments)
As described above,
実施の形態1〜4では、自由曲面プリズム123の入射面123aと出射面123cは、別々の面で構成されていたが、入射面123aと出射面123cは、同一の面であってもよい。
In the first to fourth embodiments, the
実施の形態1〜4における第1ミラー122、第2ミラー125の反射面の形状は自由曲面形状に限定されるものではない。これらのミラーの反射面は、球面形状、非球面形状、トロイダル形状、アナモルフィック形状であっても良いし、これらの形状のミラーを基準光線Lcに対して偏心させて配置しても良い。
The shapes of the reflecting surfaces of the
実施の形態1〜4では、ヘッドアップディスプレイ100はダッシュボード210の下方に配置しているが、ダッシュボード210の上方に配置しても良い。
In the first to fourth embodiments, the head-up
(数値実施例)
以下、図7から図14を用いて、実施の形態1に対応する数値実施例を示す。なお、以下で説明する実施例において、表中の長さの単位は(mm)であり、角度の単位は(度)である。また、自由曲面は、次の数式で定義されるものである。(Numerical example)
Hereinafter, numerical examples corresponding to the first embodiment will be shown with reference to FIGS. 7 to 14. In the examples described below, the unit of length in the table is (mm), and the unit of angle is (degree). The free-form surface is defined by the following mathematical formula.
ここで、zは面を定義する軸から(x,y)の位置におけるサグ量である。rは面を定義する軸の原点における曲率半径である。cは面を定義する軸の原点における曲率である。kはコーニック定数であり、多項式係数のC1に相当する。Cjは単項式x<m>y<n>の係数である。ただし、mおよびnは0以上の整数である。 Here, z is the amount of sag at the position (x, y) from the axis that defines the surface. r is the radius of curvature at the origin of the axis that defines the surface. c is the curvature at the origin of the axis that defines the surface. k is a conic constant and corresponds to C1 of the polynomial coefficient. Cj is a coefficient of the monomial x <m> y <n>. However, m and n are integers of 0 or more.
また、各実施例において、基準となる座標原点は、表示デバイス110に表示された画像(表示面)の中心である。表中では、表示面の横方向をX軸、縦方向をY軸、表示面に対して垂直な方向をZ軸として示している。
Further, in each embodiment, the reference coordinate origin is the center of the image (display surface) displayed on the
また、偏心データにおいて、ADEとは、X軸を中心にZ軸方向からY軸方向に回転した量を意味する。BDEとはY軸を中心にX軸方向からZ軸方向に回転した量を意味する。CDEとはZ軸を中心にX軸方向からY軸方向に回転した量を意味する。 Further, in the eccentric data, ADE means an amount of rotation from the Z-axis direction to the Y-axis direction about the X-axis. BDE means the amount of rotation from the X-axis direction to the Z-axis direction about the Y-axis. CDE means the amount of rotation from the X-axis direction to the Y-axis direction about the Z-axis.
[数値実施例1]
図7〜図12は、数値実施例1(実施の形態1)のヘッドアップディスプレイ100の光学系のデータである。数値実施例1は、実施の形態1の構成を採る。具体的な光学系のデータを図7〜図12に示す。図7は、ヘッドアップディスプレイ100の各光学要素における各面の偏心データを示す。図8は、各面の曲率半径を示す。図9〜12は、自由曲面の形状を表す多項式係数である。[Numerical Example 1]
7 to 12 are data of the optical system of the head-up
図13は、実施例1の虚像Iの大きさと、観察者Dから虚像Iまでの距離を示すデータである。図14は、実施の形態1の条件式(数1)の対応値を示す。 FIG. 13 is data showing the size of the virtual image I of Example 1 and the distance from the observer D to the virtual image I. FIG. 14 shows the corresponding values of the conditional expression (Equation 1) of the first embodiment.
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 As described above, an embodiment has been described as an example of the technique in the present disclosure. To that end, the accompanying drawings and detailed description are provided. Therefore, among the components described in the attached drawings and the detailed description, not only the components essential for problem solving but also the components not essential for problem solving in order to exemplify the above technology. Can also be included. Therefore, the fact that these non-essential components are described in the accompanying drawings or detailed description should not immediately determine that those non-essential components are essential.
なお、本開示のヘッドアップディスプレイを搭載した移動体としては、自動車等の車両の他、ウインドシールドを有する自動二輪車、電車、バス、あるいは飛行機等も考えられ、これらの移動体に本開示のヘッドアップディスプレイ100を搭載することができる。
As the moving body equipped with the head-up display of the present disclosure, in addition to a vehicle such as an automobile, a motorcycle having a windshield, a train, a bus, an airplane, or the like can be considered, and the head of the present disclosure is attached to these moving bodies. The up
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 Further, since the above-described embodiment is for exemplifying the technique in the present disclosure, various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of claims or the equivalent scope thereof.
(実施形態の概要)
(1)本開示のヘッドアップディスプレイは、透過性の反射部材に画像を投影して虚像を視認させるヘッドアップディスプレイであって、画像を表示する表示デバイスと、表示デバイスに表示された画像を、観察者に虚像として投影する投影光学系と、を備え、観察者の視点領域の中心に到達し、虚像の中心に相当する光線を基準光線としたとき、投影光学系は、表示デバイスからの光路の順に、入射面、反射面、および出射面を有し、基準光線に対して、入射面と出射面との少なくともいずれかを傾斜させたプリズム素子を有する。(Outline of Embodiment)
(1) The head-up display of the present disclosure is a head-up display that projects an image onto a transparent reflective member to visually recognize a virtual image, and displays a display device for displaying the image and an image displayed on the display device. When a projection optical system that projects to the observer as a virtual image is provided, the light beam that reaches the center of the observer's viewpoint region and corresponds to the center of the virtual image is used as a reference ray, the projection optical system is an optical path from the display device. It has an incident surface, a reflecting surface, and an emitting surface in this order, and has a prism element in which at least one of the incident surface and the emitting surface is inclined with respect to a reference ray.
このように、表示デバイスからの光路の順に、入射面、反射面、および出射面を有するプリズム素子を配置して投影光学系を構成し、入射面と出射面との少なくともいずれかを傾斜させたので、投影光学系内に外光が入射した場合であっても、外光が入射面または反射面に反射することによる迷光を抑制することができる。また、投影光学系は、表示デバイスからの光路の順において、屈折作用を有する入射面と反射面を備えたプリズム素子を配置したので、リレー光学系の全長を短縮し、ヘッドアップディスプレイを小型化することができる。 In this way, a prism element having an incident surface, a reflecting surface, and an emitting surface is arranged in the order of the optical path from the display device to form a projection optical system, and at least one of the incident surface and the emitting surface is inclined. Therefore, even when external light is incident inside the projection optical system, stray light due to the external light being reflected on the incident surface or the reflecting surface can be suppressed. Further, in the projection optical system, a prism element having an incident surface and a reflecting surface having a refracting action is arranged in the order of the optical path from the display device, so that the total length of the relay optical system is shortened and the head-up display is miniaturized. can do.
(2)(1)のヘッドアップディスプレイにおいて、表示デバイスからの光路における入射面に入射する基準光線の入射面に対する傾斜量θ1は、
15°<|θ1|<45°
である。したがって、ヘッドアップディスプレイのような結像光学系において、外光の反射を抑えつつ、良好な光学的特性を実現できる。 (2) In the head-up display of (1), the amount of inclination θ 1 of the reference light ray incident on the incident surface in the optical path from the display device with respect to the incident surface is
15 ° <| θ 1 | <45 °
Is. Therefore, in an imaging optical system such as a head-up display, good optical characteristics can be realized while suppressing reflection of external light.
(3)(1)または(2)のヘッドアップディスプレイにおいて、表示デバイスからの光路における出射面から出射される基準光線の出射面に対する傾斜量θ2は、
15°<|θ2|<45°
である。したがって、ヘッドアップディスプレイのような結像光学系において、外光の反射を抑えつつ、良好な光学的特性を実現できる。 (3) In the head-up display of (1) or (2), the inclination amount θ 2 with respect to the emission surface of the reference light ray emitted from the emission surface in the optical path from the display device is
15 ° <| θ 2 | <45 °
Is. Therefore, in an imaging optical system such as a head-up display, good optical characteristics can be realized while suppressing reflection of external light.
(4)(1)ないし(3)のいずれか一のヘッドアップディスプレイにおいて、表示デバイスからの光路における入射面に入射する基準光線の入射面に対する傾斜量θ1と、出射面から出射される基準光線の出射面に対する傾斜量θ2との関係は、
0.7<|θ1/θ2|<1.3
である。したがって、入射面または出射面を基準光線に対して傾けた場合でも、収差を少なくしつつ、入射面または出射面を通過する光線の光路長を調整することができる。(4) In the head-up display of any one of (1) to (3), the amount of inclination θ 1 of the reference light ray incident on the incident surface in the optical path from the display device with respect to the incident surface and the reference emitted from the exit surface. The relationship with the amount of inclination θ 2 with respect to the emission surface of the light beam is
0.7 <| θ 1 / θ 2 | <1.3
Is. Therefore, even when the entrance surface or the emission surface is tilted with respect to the reference ray, the optical path length of the light ray passing through the entrance surface or the emission surface can be adjusted while reducing the aberration.
(5)(1)ないし(4)のヘッドアップディスプレイにおいて、表示デバイスからの光路における入射面に入射する基準光線の入射面に対する傾斜量θ1と、出射面から出射される基準光線の出射面に対する傾斜量θ2との関係は、基準光線に対して時計回りを正とするとき、
θ1×θ2<0
である。したがって、入射面または出射面を基準光線に対して傾けた場合でも、収差を少なくしつつ、入射面または出射面を通過する光線の光路長を調整することができる。(5) In the head-up displays of (1) to (4), the amount of inclination θ 1 of the reference ray incident on the incident surface in the optical path from the display device with respect to the incident surface and the emission surface of the reference ray emitted from the emission surface. The relationship with the amount of inclination θ 2 with respect to is when the clockwise direction is positive with respect to the reference ray.
θ1 × θ2 <0
Is. Therefore, even when the entrance surface or the emission surface is tilted with respect to the reference ray, the optical path length of the light ray passing through the entrance surface or the emission surface can be adjusted while reducing the aberration.
(6)(1)ないし(5)のヘッドアップディスプレイにおいて、プリズム素子の入射面、出射面、および反射面の少なくともいずれか一つは、自由曲面形状である。したがって、ヘッドアップディスプレイのような結像光学系において、収差を少なくして良好な光学的特性を実現できる。 (6) In the head-up display of (1) to (5), at least one of the incident surface, the exit surface, and the reflecting surface of the prism element has a free curved surface shape. Therefore, in an imaging optical system such as a head-up display, it is possible to reduce aberrations and realize good optical characteristics.
(7)(1)ないし(6)のヘッドアップディスプレイにおいて、表示デバイスは、画像が表示される拡散特性を有する光学部材である。したがって、投影光学系の構成を簡素化し、ヘッドアップディスプレイを小型化出来る。 (7) In the head-up display of (1) to (6), the display device is an optical member having a diffusion characteristic in which an image is displayed. Therefore, the configuration of the projection optical system can be simplified and the head-up display can be miniaturized.
(8)本開示の移動体は、(1)ないし(7)のヘッドアップディスプレイを搭載する。したがって、外光がヘッドアップディスプレイにおける投影光学系の入射面または反射面に反射することによる迷光を抑制可能な移動体を提供することができる。また、ヘッドアップディスプレイにおける投影光学系は、表示デバイスからの光路の順において、屈折作用を有する入射面と反射面を備えたプリズム素子を配置したので、リレー光学系の全長を短縮し、小型化されたヘッドアップディスプレイを搭載した移動体を提供することができる。 (8) The moving body of the present disclosure is equipped with the head-up displays of (1) to (7). Therefore, it is possible to provide a moving body capable of suppressing stray light due to reflection of external light on an incident surface or a reflecting surface of a projection optical system in a head-up display. Further, in the projection optical system of the head-up display, a prism element having an incident surface and a reflecting surface having a refracting action is arranged in the order of the optical path from the display device, so that the overall length of the relay optical system is shortened and the size is reduced. It is possible to provide a moving body equipped with a head-up display.
本開示は、プリズム素子などの屈折光学系を用いたヘッドアップディスプレイに適用可能である。具体的には、車両用などのヘッドアップディスプレイに、本開示は適用可能である。また、本開示は、自動車等の車両の他、ウインドシールドを有する自動二輪車、電車、バス、あるいは飛行機等に適用可能である。 The present disclosure is applicable to a head-up display using a refractive optics system such as a prism element. Specifically, the present disclosure is applicable to head-up displays such as those for vehicles. Further, the present disclosure is applicable to vehicles such as automobiles, motorcycles having a windshield, trains, buses, airplanes, and the like.
100 ヘッドアップディスプレイ
110 表示デバイス
120 リレー光学系
121 第1レンズ
122 第1ミラー
123 自由曲面プリズム
123a 入射面
123b 反射面
123c 出射面
125 第2ミラー
130 投射光学系
140 投影光学系
200 車両
210 ダッシュボード
220 ウインドシールド
300 視点領域
D 観察者
I 虚像
L 光線
Lc 基準光線100 Head-up
自由曲面プリズム123の入射面123aは、図3に示すように、図3のXZ平面視において、基準光線Lcに対して時計回り方向に角度|θ1|傾けて配置されている。また、自由曲面プリズム123の出射面123cは、図3に示すように、図3のXZ平面視において、基準光線Lcに対して反時計回り方向に角度|θ2|傾けて配置されている。基準光線Lcに対して時計回り方向を正とした場合、角度θ1は正の角度で、角度θ2は負の角度である。これにより、屈折による収差を抑えつつ、外光が筐体内に進入して、表示デバイス110の表示面または第1ミラー122に反射することによる迷光を防ぐことができる。
なお、基準光線Lcに対して時計回り方向を正とした場合、角度θ1を負の角度としてもよい。その場合は角度θ2は正の角度とすればよい。
As shown in FIG. 3, the
When the clockwise direction is positive with respect to the reference ray Lc, the angle θ 1 may be a negative angle. Its angles theta 2 If may be set to a positive angle.
Claims (8)
前記画像を表示する表示デバイスと、
前記表示デバイスに表示された前記画像を、観察者に虚像として投影する投影光学系と、を備え、
前記観察者の視点領域の中心に到達し、
前記虚像の中心に相当する光線を基準光線としたとき、
前記投影光学系は、
前記表示デバイスからの光路の順に、入射面、反射面、および出射面を有し、
前記基準光線に対して、前記入射面と前記出射面との少なくともいずれかを傾斜させたプリズム素子を有する、
ヘッドアップディスプレイ。A head-up display that projects an image onto a transparent reflective member to make a virtual image visible.
A display device that displays the image and
A projection optical system for projecting the image displayed on the display device as a virtual image to an observer is provided.
Reaching the center of the observer's viewpoint area,
When the ray corresponding to the center of the virtual image is used as the reference ray,
The projection optical system is
It has an incident surface, a reflecting surface, and an emitting surface in the order of the optical path from the display device.
It has a prism element in which at least one of the entrance surface and the emission surface is inclined with respect to the reference ray.
Head-up display.
15°<|θ1|<45°
である、
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ。In the optical path from the display device, the amount of inclination θ 1 of the reference ray incident on the incident surface with respect to the incident surface is
15 ° <| θ 1 | <45 °
Is,
The head-up display according to claim 1.
15°<|θ2|<45°
である、
請求項1または請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ。In the optical path from the display device, the inclination amount θ 2 of the reference ray emitted from the emission surface with respect to the emission surface is
15 ° <| θ 2 | <45 °
Is,
The head-up display according to claim 1 or 2.
0.7<|θ1/θ2|<1.3
である
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。 In the optical path from the display device, the relationship between the amount of inclination θ 1 of the reference ray incident on the incident surface with respect to the incident surface and the amount of inclination θ2 of the reference light ray emitted from the emitting surface with respect to the emitting surface is ,
0.7 <| θ 1 / θ 2 | <1.3
The head-up display according to any one of claims 1 to 3.
θ1×θ2<0
である
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。In the optical path from the display device, the relationship between the amount of inclination θ 1 of the reference ray incident on the incident surface with respect to the incident surface and the amount of inclination θ 2 of the reference ray emitted from the emitting surface with respect to the emitting surface. When the clockwise direction is positive with respect to the reference ray,
θ 1 × θ 2 <0
The head-up display according to any one of claims 1 to 4.
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。At least one of the entrance surface, the exit surface, and the reflection surface of the prism element has a free curved surface shape.
The head-up display according to any one of claims 1 to 5.
請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のヘッドアップディスプレイ。The display device is an optical member having a diffusion characteristic in which the image is displayed.
The head-up display according to any one of claims 1 to 6.
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